Die Klassifizierungen des Laserschneidens

Laserschneiden Beim Laserschneiden wird ein Werkstück mit einem fokussierten Laserstrahl hoher Leistungsdichte bestrahlt. Das bestrahlte Material schmilzt, verdampft, trägt ab oder erreicht seinen Zündpunkt. Gleichzeitig wird ein mit dem Strahl koaxialer Hochgeschwindigkeitsgasstrom eingesetzt, um das geschmolzene Material abzutragen und so das Werkstück zu trennen. Laserschneiden zählt zu den thermischen Schneidverfahren.

Das Laserschneiden lässt sich in vier Typen unterteilen: Laserverdampfungsschneiden, Laserfusionsschneiden, Laserreaktives Schneiden und Lasergesteuertes Bruchschneiden.

1) Laserverdampfungsschneiden:

Hochenergetische Laserstrahlen erhitzen das Werkstück, wodurch die Temperatur rasch ansteigt und innerhalb kürzester Zeit den Siedepunkt des Materials erreicht. Das Material verdampft und bildet Dampf. Dieser Dampf tritt mit hoher Geschwindigkeit aus und erzeugt beim Austritt eine Schnittfuge. Da die Verdampfungswärme von Materialien im Allgemeinen sehr hoch ist, sind für das Laserverdampfungsschneiden eine hohe Leistung und Leistungsdichte erforderlich.
Das Laser-Verdampfungsschneiden wird hauptsächlich zum Schneiden extrem dünner Metallmaterialien und nichtmetallischer Materialien (wie Papier, Stoff, Holz, Kunststoff und Gummi usw.) eingesetzt.

2) Laserfusionsschneiden:

Beim Laserschmelzschneiden wird das Metall zunächst mit einem hochenergetischen Laserstrahl lokal erhitzt, bis es schnell schmilzt. Anschließend werden über eine koaxial zum Laserstrahl angeordnete Düse nicht-oxidierende Gase wie Argon, Helium, Neon und andere Edelgase in den Schmelzbereich eingesprüht. Diese Gase entfernen nicht nur effektiv das geschmolzene Metall aus dem Schneidbereich, sondern verhindern auch die Reaktion der Schnittfläche mit dem Luftsauerstoff. Dadurch werden die Qualität und die Oberflächengüte des Schnitts sichergestellt.
Ein wesentlicher Vorteil des Laserschmelzens liegt in seiner hohen Effizienz und Energieeinsparung. Da das Metall nicht vollständig verdampft werden muss, sondern lediglich ausreichend Energie zum Schmelzen benötigt wird, ist der Energiebedarf des Lasers nur etwa ein Zehntel des Bedarfs beim Verdampfungsschneiden. Dies reduziert nicht nur den Energieverbrauch, sondern verringert auch die Wärmeeinflusszone, wodurch die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften des Materials erhalten bleiben.
Dieses Schneidverfahren eignet sich besonders für dünne Bleche und einige Werkstoffe, die nicht zu Oxidation neigen oder reaktive Metalle enthalten, wie beispielsweise Edelstahl, Titan, Aluminium und deren Legierungen. Es zeichnet sich durch hohe Schnittgeschwindigkeit, hohe Präzision und geringe Verformung aus. Es findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Elektronikindustrie und ist besonders geeignet für die Bearbeitung von Präzisionsbauteilen mit hohen Anforderungen an die Schnittqualität.

3) Laserreaktives Schneiden:

Das Prinzip des reaktiven Laserschneidens ähnelt dem des Autogenschneidens. Es nutzt einen Laser als Vorwärmquelle und aktive Gase wie Sauerstoff als Schneidgas. Das ausgestoßene Gas reagiert mit dem zu schneidenden Metall, durchläuft eine Oxidationsreaktion und setzt dabei große Mengen an Oxidationswärme frei. Gleichzeitig werden die geschmolzenen Oxide ausgestoßen und schmelzen aus dem Reaktionsbereich heraus, wodurch ein Schnitt im Metall entsteht. Aufgrund der großen Menge an Wärme, die während der Oxidationsreaktion im Laser entsteht, … LaserschneidverfahrenDer Energiebedarf beim reaktiven Laserschneiden beträgt nur die Hälfte des Energiebedarfs beim Schmelzschneiden, während die Schnittgeschwindigkeit deutlich höher ist als beim Laserverdampfungsschneiden und Schmelzschneiden. Reaktives Laserschneiden eignet sich vor allem für Kohlenstoffstahl, Titanstahl, wärmebehandelten Stahl und andere oxidationsanfällige Metalle.

4) Lasergesteuertes Bruchschneiden:

Beim lasergesteuerten Bruchschneiden wird die Oberfläche eines spröden Materials mit einem Hochenergielaser abgetastet. Dadurch erhitzt sich das Material und verdampft, wodurch eine kleine Rille entsteht. Durch anschließendes Anlegen eines bestimmten Drucks bricht das spröde Material an der Stelle der Rille. Der beim lasergesteuerten Bruchschneiden verwendete Laser ist üblicherweise ein gütegeschalteter Laser oder ein CO₂-Laser.₂ Laser. Die Kontrolle des Bruchs wird durch die Nutzung der steilen Temperaturverteilung erreicht, die während des Laserschneidprozesses entsteht und lokale thermische Spannungen im spröden Material erzeugt, wodurch das Material entlang der Nut bricht.